5G毫米波通信網(wǎng)絡(luò)的軍事應(yīng)用場景探析

卜太能 李威 陸熒

【摘要】? ? 5G毫米波通信網(wǎng)絡(luò)具備4G通信網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有5G通信網(wǎng)絡(luò)不同的網(wǎng)絡(luò)特性，軍事應(yīng)用價值潛力巨大。

【關(guān)鍵詞】? ? 5G? ? 毫米波通信網(wǎng)絡(luò)? ? 軍事應(yīng)用

毫米波波段作為5G部署的頻段之一，目前相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)完成驗證，國內(nèi)運營商也計劃在近年投入部署運行。由于5G毫米波通信網(wǎng)絡(luò)具備4G通信網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有5G通信網(wǎng)絡(luò)不同的網(wǎng)絡(luò)特性，使其軍事應(yīng)用價值潛力巨大。

一、5G毫米波通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀

毫米波波段是介于微波和紅外波段之間的一個電磁波波段，一般指30-300GHz的頻段，根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)來講，專業(yè)組織3GPP將5G頻段分為了兩個部分，即分別為FR1與FR2。其中，F(xiàn)R1屬于低頻率頻段，頻段范圍為450兆赫茲到6G赫茲。而FR2屬于高頻率頻段，范圍處在24.25G赫茲到52.5G赫茲之間。在2019年，國際電信聯(lián)盟（ITU）將多個頻段標(biāo)識為5G頻段，其中主要包括26G赫茲頻段、40G赫茲頻段以及66G-71G赫茲頻段。從當(dāng)前國內(nèi)5G技術(shù)發(fā)展來講，6G赫茲以下已經(jīng)全面實現(xiàn)商用，并且已經(jīng)完成了5G毫米波技術(shù)的驗證，這就推動5G技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。

毫米波具有一些顯著特點，這也讓基于毫米波的通信組網(wǎng)，會呈現(xiàn)出新的特征，基于其基本的波段性質(zhì)，通過中頻和低頻實現(xiàn)連續(xù)覆蓋，而高頻進(jìn)行熱點覆蓋，中低頻與高頻，通過雙連接形式，實現(xiàn)融合組網(wǎng)。通過高低頻協(xié)同組網(wǎng)來滿足用戶對覆蓋及容量的需求。5G毫米波的組網(wǎng)部署，將彌補國內(nèi)5G高頻段缺失的現(xiàn)狀。

二、5G毫米波通信網(wǎng)絡(luò)的主要特點

根據(jù)毫米波的特性，5G毫米波通信網(wǎng)絡(luò)主要特點有：

1.毫米波波載頻率更高，具有超大帶寬高速率、超低時延的特點。ITU IMT-2020規(guī)范要求5G速度達(dá)20Gbit/s，目前只有毫米波通信能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標(biāo)。

2.毫米波波束窄、方向性好，有極高的空間分辨力，使得傳輸效率得以提高。從毫米波鏈路的性質(zhì)來說，其波束投射比較窄，因此如果在較為靠近的距離部署，彼此之間也不容易產(chǎn)生干擾，這就是其具備了很高的可擴展性，在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞矫嬲宫F(xiàn)出了良好的適用性。

3.毫米波通信安全可靠性強，傳輸質(zhì)量高。一是由于毫米波通信傳輸距離短，增加了竊聽和干擾的難度;二是毫米波的波束很窄， 且副瓣低，降低了被截獲的概率;三是毫米波具備全天候通信能力;四是當(dāng)前毫米波頻段的使用較少，毫米波通信干擾源很少，電磁頻譜干凈。

4.毫米波系統(tǒng)終端小型化。天線的物理尺寸，和波長之間具有正比的關(guān)系。由于毫米波的波長，相比于6G赫茲頻段波長小很多，因此對應(yīng)的天線尺寸也就更小。因此毫米波終端系統(tǒng)更容易小型化，同樣的空間可裝載更多的高頻段天線數(shù)量。

三、5G毫米波通信網(wǎng)絡(luò)的軍事應(yīng)用

借助毫米波組網(wǎng)的優(yōu)勢，5G環(huán)境下將有很多4G和中、低頻段5G網(wǎng)無法支撐的業(yè)務(wù)得以落地實現(xiàn)，大大拓展了5G的應(yīng)用范圍和發(fā)展空間。尤其在軍事應(yīng)用中，除了傳統(tǒng)的雷達(dá)、制導(dǎo)、電子對抗、遙感、輻射測量等方面，也將產(chǎn)生更多的運用場景。

1.戰(zhàn)場承載網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。一是基于大規(guī)模陣列天線，通過波束賦形，在網(wǎng)絡(luò)回傳與容量覆蓋兩個方面，對波束實現(xiàn)充分利用，對以往的光纖網(wǎng)絡(luò)形成替代。可靈活、快速、高效地組建戰(zhàn)場城域網(wǎng)。二是利用毫米波大帶寬、高容量的特點，適用于接入用戶多、網(wǎng)絡(luò)容量需求大的熱點區(qū)域，組建戰(zhàn)場局域網(wǎng)。三是利用近距離通信安全可靠、并發(fā)接入終端超大容量的特點，滿足戰(zhàn)場物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的核心要求，真正開啟軍事物聯(lián)網(wǎng)新時代。2.無人作戰(zhàn)場景應(yīng)用。在高實時協(xié)同5G網(wǎng)絡(luò)和短距離雷達(dá)探測技術(shù)的支撐下，通過對網(wǎng)絡(luò)帶寬、時延的靈活配置，敏捷重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)功能，滿足不同無人裝備集群的網(wǎng)絡(luò)控制需求，從而根據(jù)不同任務(wù)目標(biāo)，完成“有人—無人”協(xié)同作戰(zhàn)和無人蜂群、車群作戰(zhàn)等復(fù)雜度更高的作戰(zhàn)任務(wù)，甚至刷新空中戰(zhàn)場形態(tài)。3.融合北斗定位實現(xiàn)精確定位的場景應(yīng)用。5G網(wǎng)絡(luò)采用毫米波頻段，這能夠降低波長，從而是頻率得到提高，讓測量精度可以實現(xiàn)提升。5G毫米波的波束更窄，可以表現(xiàn)出良好的指向性，結(jié)合波束賦形與大規(guī)模天線陣列，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的定位測量，同時讓分辨率達(dá)到較高的水平。同時與北斗定位系統(tǒng)結(jié)合，可以深化其功能應(yīng)用，達(dá)到高精度定位服務(wù)的功效，并且可以消除存在的一些定位忙點，從構(gòu)建起一張全場景、全覆蓋的高精度定位網(wǎng)絡(luò)。4.AR/VR訓(xùn)練場景應(yīng)用。在VR圖像360度全視角渲染模式下，視場角是普通屏幕的3-4倍，分辨率至少達(dá)到8K，才能夠呈現(xiàn)出較好的清晰度。而分辨率達(dá)到12K，才能體現(xiàn)出更高的清晰度。而12K分辨率的實現(xiàn)，需要確保具有至少230Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，而5G毫米波通信網(wǎng)絡(luò)能很好的支撐這一需求，使得用戶擺脫傳統(tǒng)設(shè)備限制，真正貼近實戰(zhàn)。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]陳豫蓉.5G與北斗高精度定位融合發(fā)展趨勢分析[J].電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2020，33（04）：1-6.

[2]楊東.5G帶動VR的發(fā)展及應(yīng)用研究[J].通信與信息技術(shù)，2020（06）：44-46.